【正文】 長(zhǎng)距離快速運(yùn)輸。磁懸浮列車按懸浮方式可分為常導(dǎo)磁吸型和超導(dǎo)排斥型兩大類。 磁懸浮列車的原理 傳統(tǒng)的鐵路列車都是依靠諸如蒸汽、燃油、電力等各種類型機(jī)車作為牽引動(dòng)力，車輪和鋼軌之間的相互作用作為運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向，由車輪沿著鋼軌滾動(dòng)而前進(jìn)的。磁懸浮列車車輛的壽命是 35 年，輪軌列車是 20 至 25 年。在時(shí)速達(dá) 200 公里時(shí)，乘客幾乎聽不到聲響。它是 21 世紀(jì)理想的超級(jí)特別快車，世界各國(guó)都十分重視發(fā)展磁懸浮列車。軌道全線兩邊 50 米范圍內(nèi)裝有目前國(guó)際上最先進(jìn)的隔離裝置。這列當(dāng)今世界上最酷的列車，帶車頭的車廂長(zhǎng) 米，寬 米。但是，我們可 以看到磁懸浮列車的發(fā)展前景相對(duì)其他交通工具是最廣闊的。系統(tǒng)設(shè)計(jì)特別考慮了安全性、運(yùn)行可靠性和環(huán)境的影響，廣泛使用了成熟的部件技術(shù)，因而將復(fù)雜度、維修量和危害大幅度減少。日本已在九州宮崎等幾條試驗(yàn)線上懸浮運(yùn)行，創(chuàng)造了 517km/h 的速度記錄，但因常溫下的超導(dǎo)材料尚未出現(xiàn)，還未能投入商業(yè)性的載人運(yùn)行。簡(jiǎn)單地說(shuō)，從內(nèi)部技術(shù)而言，兩者在系統(tǒng)上存在著是利用磁斥力、還是利用磁吸力的區(qū)別。與之相比世界上第一個(gè)磁懸浮列車小型模型是 1969 年在德國(guó) 武漢紡織大學(xué) 2020 屆 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 8 出現(xiàn)的，日本是 1972 年造出的，可僅僅十年后的 1979 年，磁懸浮列車技術(shù)就創(chuàng)造了 517km/h 的速度記錄。 5 磁懸浮列車 圖 51 行駛中的磁懸浮列車 武漢紡織大學(xué) 2020 屆 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 7 圖 52 實(shí)驗(yàn)室中的磁懸浮列車 第一條輪軌鐵路出現(xiàn)在 1825 年，經(jīng)過 140 年努力 ,其運(yùn)營(yíng)速度才突破200km/h，由 200km/h 到 300km/h 又花費(fèi)了近 30 年，雖然技術(shù)還在完善發(fā)展，繼續(xù)提高速度的余地已不大，而困難卻很大，還應(yīng)注意到，輪軌鐵 路提高速度的代價(jià)是很高的， 300km/h 高速鐵路的造價(jià)比 200km/h 的準(zhǔn)高速鐵路高近倆倍，比120km/h 的普通鐵路高三至八倍，繼續(xù)提高速度，其造價(jià)還將繼續(xù)上升。我們研究的氫燃料汽車不污染環(huán)境，是一種友好的綠色交通工具但是燃燒效 率低，大約只有 38%，顯然直接作為內(nèi)燃機(jī)燃料很浪費(fèi)的，如果轉(zhuǎn)化為電能應(yīng)用于磁懸浮列車將大大降低能耗 .據(jù)日本研究與實(shí)際試驗(yàn)的而結(jié)果，在 500km/h的時(shí)速下能耗僅為飛機(jī)的 1/3。 4 提高能源利用率 現(xiàn)有三大能源即將枯竭，主要原因是儲(chǔ)量有限；二是過度開發(fā)；三是沒有合理有效利用及能源有效利用率低。馬自達(dá) RX8 Hydrogen RE 是全球第一輛同時(shí)搭載氫燃料與轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)科技的先進(jìn)環(huán)保車，配置高壓氫燃料和汽油油箱，可同時(shí)使用汽油與氫氣，為車輛提供動(dòng)力來(lái)源。福特汽車公司成為世界首個(gè)正式生產(chǎn)氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車制造商。液氫模式續(xù)駛里程 200km。 2020 年，寶馬推出世界第一款氫動(dòng)力豪華轎車 —— BMW 氫能 7 系，最小轉(zhuǎn)彎直徑 ,綜合油耗為汽油 。 早在 1984年寶馬公司就著手開發(fā)以氫為燃料的氫內(nèi)燃機(jī)，經(jīng)過 20多年努力，世界第一輛氫 /汽油雙燃料汽車 BMW745i Turbo 誕生了，它奠定了這一新技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)。缺點(diǎn)是燃燒效率低，大約只有 38%，且由于氫燃料熱值高、火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤旌椭鸱秶鷮挼?，氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)容易發(fā)生早燃、回火、敲缸、負(fù)荷高以及氮氧化合物排放偏高等情況。 氫燃料汽車的應(yīng)用發(fā)展 人類一直在尋找替代汽油的清潔能源，氫被眾多汽車廠家及行業(yè)專家認(rèn)為是最具可行的替代能源之一。但在傳統(tǒng)汽車上可以用太陽(yáng)能作為輔助動(dòng)力，以減少常規(guī)燃料的消耗，而且現(xiàn)代汽車的電器化程度曰益提高，各輔助設(shè)備的耗電量也因此急劇增加。生物制氫思路 1966年提出， 1990 年后受到空前重視。尤其是 武漢紡織大學(xué) 2020 屆 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 4 水，在地球上的儲(chǔ)量極其豐富，更重要的是其可再生和重復(fù)利用。 3 新能源在交通發(fā)展中應(yīng)用 新能源分類 一是來(lái)自地球外部天體的能源：主要是太陽(yáng)能（除直接輻射外，還能為風(fēng)能、水能、生物能和礦物能源等的產(chǎn)生提供基礎(chǔ)）；二是地球本身蘊(yùn)藏的能量：通常指與地球內(nèi)部的熱能有關(guān)的能源和與原子核反應(yīng)有關(guān)的能源，如原子核能、地?zé)崮艿取０凑债?dāng)前的能源資源開采速度，各種一次能源可供應(yīng)年限，石油 年；天然氣 年；煤炭 42 年。由于城 市人口的集中 使局部大氣中的污染物濃度提高，而且難以稀釋和擴(kuò)散出去，從而使空氣污染問題更為嚴(yán)重。大氣污染之所以發(fā)展成一個(gè)問題，首先是由于人類對(duì)能源的無(wú)節(jié)制利用，其次是城市人口的增加。因此發(fā)展真空管道磁懸浮列車勢(shì)在必行。但管道中的運(yùn)行車體如果采用傳統(tǒng)的輪軌車輛模式，則貨物運(yùn)輸速度不會(huì)有很大提高。信息化的高速高效與交通運(yùn)輸?shù)牡退俣刃纬删薮蠓床?，?jīng)濟(jì)全球化呼喚 21 世紀(jì)的交通運(yùn)輸現(xiàn)代化，交通運(yùn)輸瓶頸面臨著一場(chǎng)技術(shù)革命。今天的跨國(guó)交通仍與上個(gè)世紀(jì)相差不大；就是在國(guó)內(nèi)兩個(gè)中心城市之間的旅行也不輕松，坐火車要十幾個(gè)小時(shí)，坐飛機(jī)算上機(jī)場(chǎng)巴士和安檢的時(shí)間也得耗上半天。其中對(duì)石油的依賴問題已經(jīng)日趨嚴(yán)重，與 此同時(shí)，美國(guó)能源部預(yù)測(cè)：石油受其儲(chǔ)量的影響其價(jià)格在穩(wěn)定 15 年之后會(huì)出現(xiàn)大幅上漲，出現(xiàn)供給萎縮，而依賴石油的航空領(lǐng)域會(huì)遭受噩夢(mèng)般的打擊。中國(guó)成為僅次于美國(guó)的世界第二大汽車王國(guó)）因而對(duì)汽、柴油的需求增長(zhǎng)也特別快。汽車是工業(yè)革命中最有影響、最具代表性的機(jī)械，因而自從汽車誕生以來(lái)，他一直領(lǐng)導(dǎo)著工業(yè)產(chǎn)品的新潮流；代表不同時(shí)期人類對(duì)美的追求，在一定程度上反映出該時(shí)代文化科學(xué)技術(shù)水平。 Maglev train； The vacuum pipeline transport 目 錄 1 課題研究背景和意義 ................................... 1 2 發(fā)展新能源的必要性 ................................... 2 改善環(huán)境的迫切性 ..................................... 2 現(xiàn)有三大能源短缺性嚴(yán)重制約經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展 ........... 3 3 新能源在交通發(fā)展中應(yīng)用 ............................... 3 新能源分類 .......................................... 3 氫能源自然界儲(chǔ)量十分豐富 ............................. 3 氫能源作為主要內(nèi)燃機(jī)燃料 ............................. 4 氫燃料汽車的應(yīng)用發(fā)展 ................................. 4 4 提高能源利用率 ....................................... 5 5 磁懸浮列車 ............................................ 6 世界第一條商業(yè)性運(yùn)營(yíng)線 ............................... 9 磁懸浮列車的原理 ..................................... 9 懸浮與推進(jìn)原理 .................................... 10 導(dǎo)向原理 ......................................... 12 新型磁懸浮列車原理與設(shè)計(jì) ............................ 12 該新型的磁懸浮列車的優(yōu)勢(shì) .......................... 17 該新型的磁懸浮列車 的道岔 .......................... 18 磁懸浮列車模型舉例計(jì)算 .............................. 20 磁懸浮發(fā)展優(yōu)勢(shì) ...................................... 21 我國(guó)具備發(fā)展磁懸浮列車的需求 ...................... 22 常規(guī)列車受力分析 .................................. 24 磁懸浮鐵路的發(fā)展趨勢(shì) ................................ 26 真空管道磁懸浮系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) .......................... 26 真空管道磁懸浮技術(shù)的意義 .......................... 27 6 結(jié)語(yǔ) ................................................. 29 參考文獻(xiàn) ............................................... 30 致 謝 ................................................. 31 武漢紡織大學(xué) 2020 屆 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 1 1 課題研究背景和意義 人類創(chuàng)造了文明，也創(chuàng)造了汽車。 Low energy effective utilization and energy shortages seriously restricts the sustainable development of the economy. We have to develop new energy and low energy consumption of transportation. Under these objective conditions, hydrogen energy and maglev train was energy has the advantages of cleanness,high efficiency and large reserve 。電能堪稱是新能源和磁懸浮中間的橋梁，開發(fā)新能源、新能源的轉(zhuǎn)化和磁懸浮技術(shù)的應(yīng)用在未來(lái)交通運(yùn)輸中相當(dāng)重要。在這些客觀條件下，氫能源和磁懸浮列車誕生了，氫能源具有清潔、高效、儲(chǔ)量大的優(yōu)點(diǎn)；而磁懸浮列車兼有飛機(jī)和火車的優(yōu)點(diǎn)，而且能耗極低，而更具前景的則是它的升級(jí)版 —真空磁懸浮列車。我們必須開發(fā)出新能源和能耗低的交通工具。我們只有將氫能源轉(zhuǎn)化為電能，這樣才能大大提高能源利用率，降低能耗。 關(guān)鍵詞 : 能源供應(yīng)； 可持續(xù)發(fā)展； 氫能源； 磁懸浮列車； 真空管道運(yùn)輸 Abstract The paper indicates that China has achieved outstanding progress in its economy, but the air pollution seriously affects our normal life。 Hydrogen energy。汽車以其驚人的數(shù)量、卓越的性能和廣泛的用途滲透到人類活動(dòng)的各個(gè)領(lǐng)域，成為 21 世紀(jì)現(xiàn)代文明的主要標(biāo)志，人類不可缺少的生存和發(fā)展趨勢(shì)的伙伴。中國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量的增加速度大大高于 GDP 發(fā)展速度，（ 2020 年上半年全國(guó)機(jī)動(dòng)車總保有量達(dá) 億輛，其中汽車 億輛，摩托車 億輛。 21 世紀(jì)人類面臨交通的最大困境就有四個(gè)方面：地面擁堵，能源的依賴，環(huán)境破壞，面對(duì)自然不可抗拒因素和人為因素的安全問題。雖然當(dāng)今世界己經(jīng)進(jìn)入了全球化時(shí)代，但是我們的交通運(yùn)輸方式卻難以適應(yīng)全球化的需求。現(xiàn)代物流在通 武漢紡織大學(xué) 2020 屆 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 2 訊技術(shù)上已經(jīng)很現(xiàn)代化了，在網(wǎng)上下訂單幾分鐘就可以搞定，但是一個(gè)集裝箱的貨物從中國(guó)原產(chǎn)地運(yùn)到美國(guó)消費(fèi)者手中也要十天半月。 管道化運(yùn)輸是一個(gè)有前景的方向，一方面可以提高物流配送效率，另一方面減少地面交通擁擠壓力和對(duì)環(huán)境的污染。與傳統(tǒng)交通方式相比，該系統(tǒng)有以下幾個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)： ①運(yùn)營(yíng)速度可以比飛機(jī)還要快捷 ② 比鐵路運(yùn)輸 還要安全可靠； ③ 可以像公共汽車一樣高頻率的發(fā)車，乘客可以不必在忍受晚點(diǎn)之痛，更不需要忍受取消預(yù)訂的車次之苦 ④ 比火車更舒適，廉價(jià) ⑤ 該技術(shù)不受地理位置，天氣影響，可以適用在地球各個(gè)角落。大氣是人類生存不可缺少的最基本條 件，但由于人類活動(dòng)和自然過程引起的某些物質(zhì)介入到大氣中，使大氣中固有的正常成分中增加了新的有害成分，一旦積累到足夠的濃度，達(dá)到足夠的時(shí)間，就會(huì)對(duì)人類活動(dòng)、動(dòng)植物以及環(huán)境造成危害。